Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs gratuite et imprimable : 6 exercices, du niveau facile au niveau examen, avec corrigé. Imprimez-la ou enregistrez-la en PDF.

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Nom: ____________________   Date: ____________

1.Facile
source chaudesource froideEQH​ = 4300 kJQL​ = 3010 kJW = ?

Un moteur thermique reçoit 4300 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 3010 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez le travail net W produit par cycle.

QH = 4300 kJQL = 3010 kJ
W = kJ
2.Facile
maisonair extérieurHPQ̇H​ = 19,5 kWQ̇L​ = ?Ẇ

Une pompe à chaleur de coefficient de performance 2,9 fournit 19,5 kW de chaleur à une maison. Trouvez la puissance thermique Q̇L qu’elle prélève à l’air extérieur.

COPHP = 2,9Q̇H = 19,5 kW
Q̇L = kW
3.Moyen
TH​ = 475 °CTL​ = 5 °CEQH​ = 5000 kJQL​W = ?

Un moteur thermique fonctionne entre une source chaude à 475 °C et une source froide à 5 °C. Il reçoit 5000 kJ de chaleur. Trouvez le travail maximal Wmax qu’il pourrait produire.

TH = 475 °CTL = 5 °CQH = 5000 kJ
Wmax = kJ
4.Moyen
TH​ = 30 °CTL​ = -30 °CRQ̇H​ = ?Q̇L​ = 10 kWẆ

Un réfrigérateur réversible maintient une chambre froide à -30 °C en extrayant 10 kW de chaleur, et rejette de la chaleur vers l’environnement à 30 °C. Trouvez la puissance thermique Q̇H qu’il rejette.

TL = -30 °CTH = 30 °CQ̇L = 10 kW
Q̇H = kW
5.Difficile
TH​ = 55 °CTL​ = 0 °CHPQ̇H​ = 6 kWQ̇L​Ẇ = ?

Une pompe à chaleur fournit 6 kW de chaleur à un système de chauffage à 55 °C, en prélevant de la chaleur à une source à 0 °C. Son COP réel vaut 35 % du COP de Carnot entre ces températures. Trouvez la puissance électrique Ẇ qu’elle consomme.

TH = 55 °CTL = 0 °CηII = 35%Q̇H = 6 kW
Ẇ = kW
6.Difficile
TH​ = 750 °CTL​ = 35 °CEQH​ = 3500 kJQL​ = 2030 kJW = 1470 kJ

Un moteur thermique reçoit 3500 kJ de chaleur d’une source à 750 °C, produit 1470 kJ de travail et rejette le reste vers une source à 35 °C, par cycle. Trouvez l’entropie totale créée Sgen par cycle.

TH = 750 °CTL = 35 °CQH = 3500 kJW = 1470 kJ
Sgen = kJ/K

Corrigé

  1. 1. W = 1290 kJ
  2. 2. Q̇L = 12,78 kW
  3. 3. Wmax = 3141 kJ
  4. 4. Q̇H = 12,47 kW
  5. 5. Ẇ = 2,873 kW
  6. 6. Sgen = 3,167 kJ/K

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